CN104852847A - 一种数据传输方法及控制面设备、转发面设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法及控制面设备、转发面设备，方法包括接收来自转发面设备上传的多个IP数据包；当所述多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径；向所述转发面设备发送所述多条路径，以使所述转发面设备将所述多个IP数据包分流至所述多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，且所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息。通过上述方式，本发明能够实现网络的负载均衡，提高网络传输效率。

Description

一种数据传输方法及控制面设备、转发面设备
技术领域
本发明涉及通信传输技术领域，特别是涉及一种数据传输方法及控制面设备、转发面设备。
背景技术
现有技术中的互联网是由数以万计交换机和路由器将各个终端设备连接起，并且由交换机和路由器对终端设备之间传输的数据进行路由，实现终端设备之间互联互通；
交换机和路由器在进行路由时会根据存储的路由表进行路由，由于交换机和路由器同时具有路由选择和数据转发功能，受限于交换机和路由器的处理器的处理能力和空间存储能力，该路由表只保存到达其域内的部分交换机和路由器的路由信息，因此，交换机和路由器很难从互联网选择一条最佳路径传输数据包，很容易造成数据包集中通过部分交换机和路由器进行传输，使得互联网出现拥堵的情况。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种数据传输方法及控制面设备、转发面设备，能够实现网络的负载均衡，提高网络传输效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数据传输方法，包括接收来自转发面设备上传的多个IP数据包；当所述多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径；向所述转发面设备发送所述多条路径，以使所述转发面设备将所述多个IP数据包分流至所述多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，且所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息。
其中，在所述接收来自转发面设备上传的多个IP数据包的步骤之前，所述方法还包括：在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，获取所述目的终端设备的接入信息，其中，所述接入信息包括所述终端设备的地址和所述多个网络接入设备的地址；建立所述目的终端设备的地址和多个网络接入设备的地址之间的路由关系，并保存至路由表中；所述多条路径均包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备，所述多条路径中至少存在两条路径其经过的网络接入设备不相同。
其中，所述网络接入设备包括有线基站、无线基站或者WIFI热点。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种数据传输方法，包括向控制面设备发送多个IP数据包，其中，所述多个IP数据包目的地址相同；接收所述控制面设备在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径后，返回的多条路径，其中，所述一个IP数据包对应一条路径；在所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息，并将所述多个数据包分流至所述多条路径。
其中，在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，所述多条路径包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备的节点，并且所述多条路径中至少存在两条路径所经过的网络接入设备不相同。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种控制面设备，包括接收模块，用于接收来自转发面设备上传的多个IP数据包；选择模块，用于当所述多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径；发送模块，用于向所述转发面设备发送所述多条路径，以使所述转发面设备将所述多个IP数据包分流至所述多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息。
其中，所述控制面设备还包括：获取模块，用于在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，获取所述目的终端设备的接入信息，其中，所述接入信息包括所述终端设备的地址和所述多个网络接入设备的地址；保存模块，用于将所述目的终端设备的地址和所述多个网络接入设备的地址保存至所述路由表中；所述选择模块所选择的多条路径均经过所述目的终端设备所接入的网络接入设备，并且所述多条路径中至少存在两条路径其经过的所述网络接入设备不相同。
其中，所述网络接入设备包括有线基站、无线基站或者WIFI热点
解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种转发面设备，包括：发送模块，用于向控制面设备发送多个IP数据包，其中，所述多个IP数据包目的地址相同；接收模块，用于接收所述控制面设备在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径后，返回的多条路径，其中，所述一个IP数据包对应一条路径；转发模块，用于在所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息，并将所述多个数据包分流至所述多条路径。
其中，在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，所述多条路径均包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备，并且所述多条路径中至少存在两条路径所经过的网络接入设备不相同。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，在本发明实施方式中，在转发面设备向相同的目的地址发送多个数据包时，控制面设备为转发面设备选择多条路径，转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上进行传输，使得整个网络负载更加均衡，避免出现网络部分节点繁忙，部分节点空闲的情况；另外，在目的地址的终端设备通过多个网络接入设备接入网络时，各条路径所包含网络接入设备也不相同，实现终端设备通过多个通道与网络之间传输数据，提高两者之间的数据传输效率，实现数据多流聚合，并且使得网络接入设备负载均衡。
附图说明
图1是本发明SND网络实施方式的结构示意图；
图2是本发明数据传输方法第一实施方式的流程图；
图3是本发明数据传输方法第二实施方式的流程图；
图4是本发明控制面设备实施方式的结构示意图；
图5是本发明转发面设备实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1，SDN(Software Defined Network,软件定义网络)网络20包括控制面设备21和转发面设备22，控制面设备21存储有路由表，负责根据路由表进行路由计算以及最佳转发路径计算，转发面设备22负责根据控制面设备21计算得到的路径进行数据转发。SDN网络还可以包括网络接入设备23，网络接入设备23连接转发面设备22，网络接入设备23作为SDN网络的边缘节点，终端设备24通过网络接入设备23接入SDN网络，当然，网络接入设备23算是特殊的转发面设备22，其负责终端设备24与SDN网络连通。需要说明的是：终端设备24可以同时通过多个网络接入设备23接入SDN网络20，则终端设备24可以通过多个网络接入设备23进行数据传输，相当于终端设备24通过多个通道与SDN网络之间传输数据，提高两者之间的数据传输效率，实现数据多流聚合，如图2所示，终端设备24路由至终端设备25具有两条路径，分别为路径1和路径2，其中，路径1和路径2所经过的网络接入设备不相同；本实施方式中，网络接入设备23可以为有线接收设备、无线基站、WIFI热点等等，其中，有线接收设备又可以为FTTH(Fiber To TheHome,光纤直接到家庭)、DISLAM设备等等。
请参阅图2，图2是本发明数据传输的方法第一实施方式的流程图，方法包括：
步骤S301：接收来自转发面设备上传的多个IP数据包；
当IP数据包进入SDN网络进行传输时，转发面设备先将IP数据包发送至控制面设备，由控制面设备进行路由选择,转发面设备根据控制面设备选择路由路径进行转发。
步骤S302：当多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择多个IP数据包路由至目的地址所对应的目的终端设备的多条路径；
控制面设备管理域下的各个转发面设备的负载信息均上报至该控制面设备上，控制面设备能够实时监控各个转发面设备的负载情况，因此，控制面设备在选择路径时，根据其域下各个转发面设备的负载情况，结合预设负载均衡算法，选择路径，以使得各个转发面设备的负载均衡，网络传输效率更高。
步骤S303：向转发面设备发送多条路径，以使转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，IP数据包附带有其对应路径的相关信息；
IP数据包与路径之间的对应关系可以由控制面设备进行分配，并且控制面设备将路径信息附带在对应的IP数据包上，然后将IP数据包下发至转发面设备，又或者，IP数据包与路径之间的对应关系由转发面设备进行分配，并且转发面设备将路径信息附带在对应的IP数据包，然后再向下一个转发面设备转发IP数据包，下一个转发面设备根据IP数据包上附带上的路径信息进行转发，直至IP数据包发送到对应的目的地址。
由于终端设备可以通过多个网络接入设备接入网络，控制面设备在选择路径时，将网络接入设备作为路径的一个节点，则在步骤S301之前，方法还包括：
步骤S304：在目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，获取目的终端设备的接入信息，其中，接入信息包括终端设备的地址和多个网络接入设备的地址；
在目的终端设备通过网络接入设备接入网络时，网络接入设备向控制面设备上报接入信息，以使控制器设备获知可通过那个网络接入设备路由至该目的终端设备。
步骤S305：建立目的终端设备的地址和多个网络接入设备的地址之间的路由关系，并保存至路由表中；
网络接入设备作为SDN网络的边缘节点，在网络接入设备连接上SDN网络时，控制面设备的路由表存储路由至网络接入设备的路由信息。在接收到接入信息，控制器设备获知可通过那个网络接入设备路由至该目的终端设备，目的终端设备与SDN网络连通。
由于终端设备通过多个网络接入设备接入网络，控制面设备在选择路径时，将网络接入设备作为路径的一个节点，因此，控制面设备所选择的多条路径均包含目的终端设备所接入的网络接入设备，多条路径中至少存在两条路径其经过的目的终端设备所接入的网络接入设备不相同，保证目的终端设备的网络接入设备的负载均衡。
需要说明的是：终端设备更换网络接入设备接入网络时，则控制面设备更新其路由表，以保证路由表中存储的终端设备与网络接入设备之间的路由关系是最新且有效的。
在本发明实施方式中，在转发面设备向相同的目的地址发送多个数据包时，控制面设备为转发面设备选择多条路径，转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上进行传输，使得整个网络负载更加均衡，避免出现网络部分节点繁忙，部分节点空闲的情况；另外，在目的地址的终端设备通过多个网络接入设备接入网络时，各条路径所包含网络接入设备也不相同，实现终端设备通过多个通道与网络之间传输数据，提高两者之间的数据传输效率，实现数据多流聚合，并且使得网络接入设备负载均衡。
请参阅图3，图2是本发明数据传输方法第二实施方式的流程图，方法包括：
步骤S401：向控制面设备发送多个IP数据包，其中，多个IP数据包目的地址相同；
控制面设备负责路由选择，转发面设备负责转发IP数据包，转发面设备检测发现IP数据包中没有路径信息或者转发信息时，将IP数据包发至控制面设备由控制面设备进行路由选择。
步骤S402：接收控制面设备在路由表中选择多个IP数据包路由至目的地址所对应的目的终端设备的多条路径后，返回的多条路径，其中，所述一个IP数据包对应一条路径；
步骤S403：在IP数据包附带有其对应路径的相关信息，并将多个数据包分流至多条路径；
在IP数据包附带有其对应路径的相关信息后，网络中其它转发面设备能够根据路径的相关信息进行转发，直至IP数据包到达目的地址，其中，路径的相关信息包括按顺序经过的转发面设备的节点标识和端口。
在多个IP数据包前往相同的目的地址时，控制面设备选择多条前往目的地址的路径，并将多个IP数据包分流至多条路径上，使得SDN网络负载均衡，提高网络传输效率。
进一步的，在目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，则多条路径均包含目的终端设备所接入的网络接入设备，并且所述多条路径中至少存在两条路径所经过的网络接入设备不相同，使得目的终端的网络接入设备的负载均衡。
在本发明实施方式中，当转发面设备向相同的目的地址发送多个数据包时，由控制面设备选择转发该多个IP数据包的多条路径，转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上进行传输，使得整个网络负载更加均衡，避免出现网络部分节点繁忙，部分节点空闲的情况；另外，在目的地址的终端设备通过多个网络接入设备接入网络时，各条路径所包含网络接入设备也不相同，实现终端设备通过多个通道与网络之间传输数据，提高两者之间的数据传输效率，实现数据多流聚合，并且使得网络接入设备负载均衡。
本发明又提供转发面设备实施方式。请参阅图4，控制面设备50包括接收模块501、选择模块502和发送模块503。
接收模块501用于接收来自转发面设备51上传的多个IP数据包。选择模块502用于当多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择多个IP数据包路由至目的地址所对应的目的终端设备的多条路径。发送模块503用于向转发面设备发送所述多条路径，以使转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，IP数据包附带有其对应路径的相关信息。
IP数据包附带有对应路径的相关信息后，网络内转发面设备接收到IP数据包后能够根据路径的相关信息转发IP数据包，直至IP数据包传输到目的地址。
在多个IP数据包前往相同的目的地址时，控制面设备选择多条前往目的地址的路径，并将多个IP数据包分流至多条路径上，使得SDN网络负载均衡，提高网络传输效率。
进一步的，控制面设备50还包括获取模块503和保存模块504。获取模块503用于在目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，获取目的终端设备的接入信息，其中，接入信息包括终端设备的地址和多个网络接入设备的地址。保存模块504用于将目的终端设备的地址和多个网络接入设备的地址保存至路由表中。选择模块502所选择的多条路径均包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备，并且多条路径中至少存在两条路径其经过的网络接入设备不相同。
在终端设备通过多个网络接入设备接入网络时，控制面设备将网络接入设备作为路径的一个节点，因此，控制面设备所选择的多条路径均包含目的终端设备所接入的网络接入设备，多条路径中至少存在两条路径其经过的目的终端设备所接入的网络接入设备不相同，保证目的终端设备的网络接入设备的负载均衡，进一步保证网络的负载均衡。
在本发明实施方式中，在转发面设备向相同的目的地址发送多个数据包时，控制面设备为转发面设备选择多条路径，转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上进行传输，使得整个网络负载更加均衡，避免出现网络部分节点繁忙，部分节点空闲的情况；另外，在目的地址的终端设备通过多个网络接入设备接入网络时，各条路径所包含网络接入设备也不相同，实现网络接入设备负载均衡。
请参阅图5，转发面设备60包括发送模块601、接收模块602和转发模块603。
发送模块601用于向控制面设备61发送多个IP数据包，其中，多个IP数据包目的地址相同。接收模块602用于接收控制面设备在路由表中选择多个IP数据包路由至目的地址所对应的目的终端设备的多条路径后，返回的多条路径，其中，一个IP数据包对应一条路径。转发模块603用于在IP数据包附带有其对应路径的相关信息，并将多个数据包分流至多条路径。
在多个IP数据包前往相同的目的地址时，控制面设备选择多条前往目的地址的路径，转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上，使得SDN网络负载均衡，提高网络传输效率。
进一步的，在目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，控制面设备获取目的终端设备的接入信息，并在路由表中存储该接入信息，因此，控制面设备在选择路径时也网络接入设备作为一个路径节点，则多条路径均包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备，并且多条路径中至少存在两条路径所经过的网络接入设备不相同，保证目的终端设备的网络接入设备的负载均衡，进一步保证网络的负载均衡。
在本发明实施方式中，当转发面设备向相同的目的地址发送多个数据包时，由控制面设备选择转发该多个IP数据包的多条路径，转发面设备将多个IP数据包分流至多条路径上进行传输，使得整个网络负载更加均衡，避免出现网络部分节点繁忙，部分节点空闲的情况；另外，在目的地址的终端设备通过多个网络接入设备接入网络时，各条路径所包含网络接入设备也不相同，实现终端设备通过多个通道与网络之间传输数据，提高两者之间的数据传输效率，实现数据多流聚合，并且使得网络接入设备负载均衡。
为了方便读者更好地理解本发明，以下举例进行说明：
控制面设备接收到SDN网络的转发面设备发来的多个目的IP地址相同的IP包，控制面设备根据IP包的目的IP地址查询集中的路由表得到沿多个不同网络接入设备通往该目的IP地址对应终端设备的多条路径信息，控制面设备将所述每个IP包分别对应上的一条不同路径信息，将路径信息返回给SDN网络的转发面设备，以便SDN网络的转发面设备将多个IP包沿不同路径分流传输到目的终端设备。
SDN网络是由转发面设备、控制面设备和网络接入设备组成，转发面设备包括核心交换机集群和汇集回传层交换机。汇集回传层交换机主要用于汇集有线网络接入设备和无线网络接入设备。
控制面设备负责IP包的集中路由计算以及最佳转发路径计算；集群的每台交换机是对等负载均衡的，它们彼此互相两两相连，每个交换机有到控制面设备的通道，当一个IP包从某一台源核心交换机接入时，IP包首先传到控制面设备，控制面设备根据IP包的目的IP地址查询集中的路由表得到目的核心交换机的地址及端口，同时并且根据全局(n台交换机及相互路径)流量负载均衡计算得到通往目的交换机/端口的最佳路径，源交换机将IP包根据最佳路径转发到目的交换机再通过目的端口转发出去。
终端设备发起的IP包的路由运营商SDN网络可以给终端设备分配固定的IPv6地址，归属不同域SDN网络的终端设备的IPv6地址处于不同网段上，例如：归属不同运营商，或同一运营商本地和异地的SDN网络等。路由表记录本域内或由异地漫游到本域的终端设备的在本域SDN网络的具体位置，当一个终端设备在本域SDN网络的某个无线基站接入后，无线基站将该终端设备IPv6地址对应的无线基站信息通过无线接入层/汇聚回传层/核心交换层上报给控制面设备的路由表进行保存，当终端设备从一个无线基站覆盖的小区进入另一个无线基站覆盖的小区时，路由表对应表项删除终端设备Ipv6地址与旧基站的对应信息，增加终端设备Ipv6地址与新基站的对应信息。
一个IP包上行统一由无线基站到汇集回传层交换机再到源核心层交换机，再传到核心层控制面设备进行集中路由计算和最佳转发路径选择，再返回给源核心交换机这时IP包attach上所有目的转发路径(包括中转核心交换机/端口(可无)、目的核心交换机/端口、汇聚回传交换机/端口、目的无线基站等)，由下行沿途各个设备根据IP包的attached信息一直转发到达目的终端设备。
实现方法：
(1)用户终端同时从多个网络接入设备接入网络，如LTE/WIFI或多个WIFI热点。
(2)多个网络接入设备如无线基站和WIFI路由器将用户终端IPV6地址当前对应的无线基站或WIFI热点信息上报到集中的控制面设备，控制面设备将上述多条路径相关信息保存在集中的路由表里。
(3)控制面设备接收到SDN网络的转发面设备发来的多个目的IP地址相同的IP包。
(4)SDN根据IP包的目的IP地址查询集中的路由表得到沿多个不同网络接入设备通往该目的IP地址对应终端的多条路径信息，
(5)控制面设备将所述每个IP包分别对应上的一条不同路径信息，将路径信息返回给SDN网络的转发面设备。
控制面设备将IP包attach上一条不同的路径信息再返回给转发面设备；也可以直接将不同的路径信息返回给转发面设备，由转发面设备将每个IP包attach上一条不同的路径信息。
(6)根据每个IP包对应的不同的路径信息，SDN网络的转发面设备将多个IP包沿所述不同路径分流传输到目标终端。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数据传输的方法，其特征在于，包括：
接收来自转发面设备上传的多个IP数据包；
当所述多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径；
向所述转发面设备发送所述多条路径，以使所述转发面设备将所述多个IP数据包分流至所述多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，且所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述接收来自转发面设备上传的多个IP数据包的步骤之前，所述方法还包括：
在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，获取所述目的终端设备的接入信息，其中，所述接入信息包括所述终端设备的地址和所述多个网络接入设备的地址；
建立所述目的终端设备的地址和多个网络接入设备的地址之间的路由关系，并保存至路由表中；
所述多条路径均包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备，所述多条路径中至少存在两条路径其经过的网络接入设备不相同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述网络接入设备包括有线基站、无线基站或者WIFI热点。
4.一种数据传输的方法，其特征在于，
向控制面设备发送多个IP数据包，其中，所述多个IP数据包目的地址相同；
接收所述控制面设备在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径后，返回的多条路径，其中，所述一个IP数据包对应一条路径；
在所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息，并将所述多个数据包分流至所述多条路径。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，所述多条路径包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备的节点，并且所述多条路径中至少存在两条路径所经过的网络接入设备不相同。
6.一种控制面设备，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收来自转发面设备上传的多个IP数据包；
选择模块，用于当所述多个IP数据包的目的地址相同时，在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径；
发送模块，用于向所述转发面设备发送所述多条路径，以使所述转发面设备将所述多个IP数据包分流至所述多条路径上，其中，一个IP数据包对应一条路径，所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息。
7.根据权利要求6所述的控制面设备，其特征在于，
所述控制面设备还包括：
获取模块，用于在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，获取所述目的终端设备的接入信息，其中，所述接入信息包括所述终端设备的地址和所述多个网络接入设备的地址；
保存模块，用于将所述目的终端设备的地址和所述多个网络接入设备的地址保存至所述路由表中；
所述选择模块所选择的多条路径均经过所述目的终端设备所接入的网络接入设备，并且所述多条路径中至少存在两条路径其经过的所述网络接入设备不相同。
8.根据权利要求7所述控制面设备，其特征在于，
所述网络接入设备包括有线基站、无线基站或者WIFI热点。
9.一种转发面设备，其特征在于，包括：
发送模块，用于向控制面设备发送多个IP数据包，其中，所述多个IP数据包目的地址相同；
接收模块，用于接收所述控制面设备在路由表中选择所述多个IP数据包路由至所述目的地址所对应的目的终端设备的多条路径后，返回的多条路径，其中，所述一个IP数据包对应一条路径；
转发模块，用于在所述IP数据包附带有其对应路径的相关信息，并将所述多个数据包分流至所述多条路径。
10.根据权利要求9所述的转发面设备，其特征在于，
在所述目的终端设备当前通过多个网络接入设备接入网络时，所述多条路径均包含所述目的终端设备所接入的网络接入设备，并且所述多条路径中至少存在两条路径所经过的网络接入设备不相同。
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